IPD模式下基于BIM-5D的火電項目成本協同管理研究

郭玉瑩

摘要：針對目前火電項目參與方眾多、專業(yè)性強、成本管理困難的特點，本文在在分析傳統(tǒng)EPC模式下將BIM應用于火電項目成本管理缺陷的基礎上，提出了將IPD模式和BIM-5D技術應用于火電項目成本管理中，在分析兩者結合的可行性后，構建了IPD模式下基于BIM-5D的成本協同管理模型并闡述了其優(yōu)勢。

Abstract： As the thermal power project for multi-participants， high-level professional and cost management difficulties， this paper analyses the defect of BIM used in project under EPC mode and then puts forward the ideal that BIM-5D used in project under IPD mode. After analyzing the conformity of IPD and BIM-5D used in thermal power project simultaneously， this paper builds the collaborative cost management model based on BIM-5D under IPD mode and states the advantage.

關鍵詞：IPD;BIM-5D;成本管理;協同控制

Key words： IPD;BIM-5D;cost management;collaborative control

中圖分類號：F406.72 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）20-0009-04

0 ?引言

火電項目不同于房建項目，其具有涉及專業(yè)多、設備采購種類多、采購費用高、不確定因素多等特點，這些都為項目的成本管理帶來了很大的困難。

吳蓉蓉[1]結合掙值法構建了BIM-5D在建筑施工成本控制中的實施流程，并結合實際案例證明了該流程下成本控制的優(yōu)勢。匡思羽[2]通過建立5D-BIM技術的工作流程，借助集成的BIM模型驗證了5D-BIM技術在施工階段造價管理中的價值及前景。鐘煒等[3]將BIM應用于EPC項目中，并通過實例驗證得出：利用BIM-5D技術改進計量支付方式流程可以提高進度款結算效率。李寒哲等[4]提出了在IPD模式下建立項目各參與方間協同工作的成本控制模型，并用案例證明了該模型能有效地控制項目成本。

BIM-5D技術已經被廣大學者提出并用于施工項目成本控制中，但是大多數研究都是以建筑業(yè)為背景，很少有工業(yè)建筑方面的研究。 本文結合火電項目的特點，本文提出了用IPD模式代替EPC模式，同時運用BIM-5D技術對項目成本進行協同控制。

1 ?EPC模式下基于BIM的火電項目成本管理

1.1 EPC模式與BIM簡介

1.1.1 EPC模式

EPC模式是指總承包商受業(yè)主的委托，按合同要求對建設項目實行設計、采購、施工、試運行等若干階段的承包，EPC總承包模式旨在設計、采購、施工一體化，縮短建設周期，精細化項目管理，同時減少由于設計與施工分離而造成的浪費。

1.1.2 BIM簡介

美國國家標準對BIM的定義[5]為：BIM是物理特性與功能特性的數字表達，也是一個可以共享知識資源、分享項目信息的載體，同時能在項目全壽命周期為項目決策提供可靠依據;在項目的不同階段，各參與方可以在BIM中插入、提取、更新及修改信息，以支持并反映各自職能內的協同作業(yè)。

1.2 EPC模式下基于BIM的火電項目成本管理現狀

結合EPC模式的特點及BIM的發(fā)展，已有學者提出了將BIM技術應用于EPC模式中，實現項目全壽命周期的造價管理。針對火電項目專業(yè)技術強、設備采購金額大、現場施工危險源多、施工難度高等特點，本文從火電項目處理設計變更的流程出發(fā)，構建了EPC模式下基于BIM的火電項目成本管理模型。

1.2.1 火電項目成本管理流程

在項目投標階段EPC總承包商就開始進行項目的工藝流程設計，土建、電氣、儀控、暖通等專業(yè)也會配合工藝提進行投標以確定項目投標價。待確定中標單位后，EPC總承包商便會和業(yè)主對全廠設計方案進行技術交流以確定合同價。采購部門在平行時段內對中標項目所需的設備進行訂購，以確保設備按時交貨，同時進一步明確設備及工器具購置費。

在項目執(zhí)行過程中，設計方或業(yè)主都可以提出設計變更，當設計變更正式提出后EPC總包的設計方將對原有方案進行修改，修改后的方案需報業(yè)主評審。業(yè)主同意后，EPC總包才能計算因設計變更而造成項目工程量的變化，按合同規(guī)定計算出設計變更對項目成本造成的影響。在項目實施的過程中，EPC總包不僅需要進行設計、采購、施工的工作，同時也需要隨時與業(yè)主溝通，按合同要求做好項目過程資料以方便項目結算，詳見圖1。

1.2.2 EPC模式下基于BIM的火電項目成本管理模型

BIM以三維數字技術為基礎，通過數字仿真模擬項目的所有信息，實現項目所有參與方在項目實施的不同階段實現信息的交流與共享。本文在閱讀文獻的基礎上，構建了EPC模式下基于BIM的火電項目成本管理模型，詳見圖2。

在EPC模式下，項目的主要參建方是EPC總包，監(jiān)理、政府職能部門、第三方咨詢公司為項目的實施提供監(jiān)督與幫助。各參與方以BIM為平臺實現信息的共享與交互，作為項目主要參與方的EPC總包與業(yè)主簽訂合同，由EPC總包完成項目主體的施工。

在設計階段，各相關專業(yè)利用BIM進行協同設計，減少項目執(zhí)行過程中產生的設計變更，降低項目成本。在采購階段，供應商可以利用BIM模型詳細了解項目所需設備的規(guī)格、型號，也可以從BIM模型中提取非標件的尺寸大小、空洞位置，提前備料，減少材料貯存費用，同時保證質量和交貨時間。在施工階段，BIM相關軟件可以對業(yè)主或總包提出的變更進行模擬，各參與方可以及時有效地溝通方案的可行性，減少管理費用達到節(jié)約成本的目的。

1.3 EPC模式下基于BIM的火電項目成本管理存在問題

將BIM應用于EPC模式的火電項目已經解決了由于信息傳遞不暢而造成的成本增加，但是該模式下項目成本管理仍存在一些問題，本文將EPC模式下基于BIM的火電成本管理還存在的問題總結如下：

①合同關系復雜。在EPC模式中，業(yè)主只與EPC總包有簽訂合同，再由EPC總包與各分包商簽訂合同。對于EPC總包來說一個項目需要簽訂幾十甚至上百個合同，且合同涉及采購、施工、施工、調試等專業(yè)，合同關系復雜，任何一個合同簽訂策略或模式出錯都會影響整個項目的成本。

②風險分擔不均。EPC模式下，業(yè)主與總包簽訂的多為總價合同，一般只有在合同約定的事件發(fā)生后合同價才能調整，EPC總包承擔了項目執(zhí)行過程中的絕大部分風險。在項目執(zhí)行的過程中發(fā)生了合同外約定的事件，若業(yè)主不予以增加合同價款，則EPC總包只能獨自承擔所有費用。

③動糾偏。在EPC模式下，供應商和施工單位是在EPC總包簽訂合同后才介入項目，且各參與方相互獨立，為各自利益而堅持自己的立場。因此各參與方在項目執(zhí)行過程中處于被動狀態(tài)，即當現實與計劃出現偏差時，各參與方才糾偏。

④項目成本信息反饋不及時。在火電項目執(zhí)行過程中經常會受到國家政策的影響，因此經常會出現設計變更，有時甚至會顛覆整個設計方案以滿足最新排放標準的要求。盡管設計或方案變更能在BIM中體現，但仍需要有專業(yè)的造價人員計算后才能得知其對項目成本的影響。

2 ?IPD模式下基于BIM-5D的火電項目成本協同管理

2.1 IPD模式與BIM-5D簡介

2.1.1 IPD模式

IPD（Integrated Project Delivery）即項目集成交付，美國建筑師學會[6]（AIA）對其定義為：一種項目交付的方法，將人、系統(tǒng)、商業(yè)結構整合到同一流程中，整合后的流程有利于發(fā)揮所有參與方的才智，如此可以在項目全壽命周期內優(yōu)化項目結果、為業(yè)主增加價值、減少浪費，同時最大程度地提高項目效率與價值。

2.1.2 BIM-5D簡介

BIM-5D以BIM模型為基礎，集成時間和成本信息，為項目實施過程中各環(huán)節(jié)提供核心數據，如形象進度、過程計量、成本核算等，以幫助用戶實施數字化管理。通過對BIM三維模型進行虛擬施工，根據相應的計量軟件可以得出項目實時工程量，利用計價軟件便可以準確得出項目實時成本數據。被定義為“最精細的預算”的BIM-5D技術在結合多種軟件的基礎上可以實現造價與合同管理的關聯，為決策提供可靠依據。

2.2 IPD模式下基于BIM-5D的火電項目成本協同管理可行性分析

BIM-5D在進度管理、成本控制方面有著先天的優(yōu)勢，實現了可視化、自動化、智能化的全過程造價控制管理;IPD模式以公開、透明為準則，各參與在項目全壽命周期內對項目進行協同管理，為業(yè)主提供最優(yōu)價值的產品。本文將從理論、行業(yè)、技術三個方面分析IPD模式和BIM-5D技術應用于火電項目的可行性。

2.2.1 理論層面

嚴玲，李銘青[7]在結合我國建筑業(yè)國情的前提下，從合同條款入手提出可以將IPD模式應用于EPC項目中以改善管理績效、實現項目增值。包劍劍[8]認為BIM的運用可以為IPD模式的實施提供了技術工具，而IPD模式可以解決BIM實時過程中信息流難掌控、工作流難整合、價值流難量化的問題。何清華，王劍鋒[9]通過對BIM和精益建造進行討論，得出BIM可以為IPD提供數據存儲與交換、法律事務處理、設計施工協助、組織文化的支持，并用實際案例論證了兩者的可行性。李驍等[10]認為BIM與IPD高度匹配且能有效提升項目績效。

相較于建筑業(yè)，火電項目涉及專業(yè)復雜且參與方眾多，設備及工器具成本占比大于建安成本，各參與方往往都是自為營旨在將自己利益最大化，而對于總包來說不可能做到事無巨細，面面俱到。IPD模式能很好地解決上述問題，其是基于各參與方相互信任的基礎上提出來的，各參與方以項目為中心而不是以各自利益為首要目的，最終項目所帶來的收益根據合同協議進行分配。IPD模式在提出時就要求有信息溝通的平臺，BIM的出現為IPD模式的實現提供了技術支持，已經有很多研究表明BIM與IPD能提高項目績效，起到相互促進的作用。BIM-5D技術的出現可以實施項目動態(tài)成本控制，將其用于IPD模式下可以實現各參與方對成本的協同管控。

2.2.2 行業(yè)層面

周爭[11]等通過對BIM和IPD模式的特征研究得出兩者可以相互依存、共同促進，結合水電工程的特點構建了基于BIM的IPD模式在水電工程中應用框架。張社榮[12]在對水電EPC項目協作要素的分析基礎上建立了基于BIM的整體架構和功能結構，并詳細闡述了BIM-EPC的關聯協調過程，最后通過案例研究表明該系統(tǒng)的有效性。嚴磊[13]針對水電項目中的問題，提出了將BIM技術應用于水電工程EPC項目中，通過昆明院研發(fā)的Hydro-BIM-EPC管理系統(tǒng)，大大提高了項目管理水平和工作效率，實現多參與方協調工作。

從行業(yè)層面來看，已經將BIM應用于EPC水電項目中且項目管理水平有了明顯提高。雖然水電和火電同屬發(fā)電行業(yè)，但是火電項目建設周期短于水電項目，且投資小于水電項目，因此水電項目的管理比火電項目的要求更高、難度更大。既然BIM在水電行業(yè)已經取得了顯著成效，那么將BIM-5D與IPD模式應用于火電行業(yè)也可以打破現有模式下項目成本管理存在的弊端，實現各參與方相互協作、信息透明、共同決策的成本管理。

2.2.3 技術層面

隨著項目復雜程度的提升、對收益要求的不斷提高，對傳統(tǒng)項目交付模式提出了巨大挑戰(zhàn)。IPD模式的出現彌補了傳統(tǒng)交付方式的不足，其出現的目的是為了解決項目執(zhí)行過程中出現的生產率低、返工率高、費用超支、工期拖延等問題。與傳統(tǒng)模式相比，IPD模式具有兩方面優(yōu)勢：第一，IPD模式提出了新的契約關系，IPD合同屬于“關系型”合同而不是傳統(tǒng)的“交易型”合同;第二，各參與方提前介入，可以最大程度減少由于施工過程中因為設計變更而造成的變更。

BIM-5D將時間和成本融入BIM中，通過建立構件實體、工程量、定額、進度之間的邏輯關聯，實現了模型、進度、成本的實時更新。在國際上比較有影響力的是ITWO-RIB，盡管我國BIM起步晚、現階段應用仍處于初期發(fā)展階段，但是國內軟件廠商也提出了BIM-5D功能的造價管理軟件，如魯班、廣聯達。BIM-5D技術的發(fā)展不僅為各參與方提供了信息溝通的平臺，也實現了各參與方進行成本協同控制的愿景。

科學技術和互聯網的發(fā)展為BIM-5D的應用與普及提供了可能;IPD模式是各參與方相互合作的潤滑劑，將IPD和BIM-5D用于日益復雜的火電項目中對項目成本的控制能起到明顯的管控作用。

2.3 IPD模式下基于BIM-5D的火電項目成本協同管理模型

本文在深入研究BIM-5D和IPD模式及火電項目特點的基礎上，提出了IPD模式下基于BIM-5D的火電項目成本協同管理模型，如圖3所示。

模型由數據層、信息層和應用層構成。數據層是在BIM模型的基礎上集成了項目信息、進度信息和造價信息，為項目各參與方的成本協同控制提供了數據支持。在信息層，BIM-5D做到了將成本可視化。由于火電項目管道數量眾多且錯綜復雜，經常在施工過程中會發(fā)現管路交叉或布置位置不足的現象，在施工過程中才發(fā)現管道供貨不足要求供應商再供管道或在現場零星采購，這樣做不僅會造成項目成本的增加，也會給施工帶來諸多不便。BIM-5D的碰撞檢查就能完全解決管道“打架”的問題，在設計過程中能給每一根管道充足的位置，既優(yōu)化了設計又能為采購和現場施工減少很多不必要的麻煩。利用BIM-5D中的數據同時可以通過虛擬施工對已完工程所消耗材料和已安裝設備的工程量進行計算，通過內置定額和計價軟件就能得出項目成本。即便出現設計變更，BIM-5D也會根據修改過的設計重新快速計算出項目成本，以便于項目參與方決策。在用戶層，由IPD團隊遵循利益共享、風險共擔的原則，根據相關協議和合同對項目成本進行協同控制。IPD模式與EPC模式不同之處在于，IPD團隊在相互信任的基礎上而建立的，他們以項目整體最優(yōu)為目標，通過相應的激勵機制對項目成本進行控制。

3 ?IPD模式下基于BIM-5D的火電項目成本協同管理優(yōu)勢

在分析IPD模式和BIM-5D應用于火電項目的成本協同控制的可行性并構建相應的模型后，本文將IPD模式下基于BIM-5D的火電項目成本協同管理優(yōu)勢總結如下：

3.1 目標一致，各參與方相互協作

IPD通過多方關系合同將各參與方組成一個項目團體，各參與方在項目執(zhí)行過程中考慮的更多的是項目執(zhí)行的合理性而非關注最終的產品。在IPD模式下，各參與方以相互尊重、相互信任為原則，以項目整體價值為基礎共同制定決策，各參與方處于平等地位，因此能夠充分共享信息，如圖4。

3.2 全員早期介入

與EPC模式相比，IPD模式另一個特點是全員早期介入。以供應商為例，火電項目中涉及許多特殊設備和非標件的采購，且這部分成本在項目總成本中占比通常大于建安費用。在EPC模式下，供應商是在初設完成后才介入項目，而在IPD模式下，供應商在中標后就介入項目，其優(yōu)勢在于：供應商對某一設備的熟悉程度高于設計人員，可以在項目設計階段提出有建設性的意見供各方參考，以最少的價格獲得所要求的性能。

3.3 項目成本實時動態(tài)顯示

火電項目受國家政策影響，經常會出現變更。BIM-5D模型可以實時向各參與方反饋成本信息，當出現設計變更或提出備選方案時，各參與方能第一時間知道項目成本變化并及時作出決策，而不需要再由設計人員出變更單、造價人員根據清單計算項目成本，簡化了流程、提高了決策效率。

4 ?結語

隨著“一帶一路”政策的提出，中國火電項目已經走向世界，因此控制項目成本、保證項目利潤已經成為各參與方關注的焦點。互聯網和信息技術等發(fā)展為BIM-5D技術在項目中的運用提供了保障，但是我國總承包模式中各參與方長期形成的孤立、缺乏彼此信任的局面單靠BIM技術發(fā)展不足以改變。希望本文所提出的IPD模式和BIM-5D技術能應用于火電行業(yè)中，實現項目各參與方對項目成本進行協同控制具有重要意義。

參考文獻：

[1]吳蓉蓉.基于BIM-5D的建筑工程施工成本控制研究[J]. 建筑經濟，2017，6（38）：32-35.

[2]匡思羽.基于5D-BIM的施工造價管理[J].建筑經濟與管理，2019，1：176-179.

[3]鐘煒，張友棟.BIM-5D技術對提高EPC工程價款精準支的應用研究[J].工程造價管理，2018，5：18-24.

[4]李寒哲，蘇振民，錢經.IPD模式下基于5D-BIM的工程成本協同控制研究[J].建筑經濟，2017，3（38）：30-34.

[5]NIBS. National BIM Standard Project Committee. National BIM Standard. 2006.

[6]AIA. National/AIA California Integrated Project Delivery： A Guide [M/OL].The American Institute of Architects. 2007.

[7]嚴玲，李銘青.工程總承包項目管理績效改善研究—基于IPD理念[J].建筑經濟，2018，10（39）：78-80.

[8]包劍劍，蘇振民，王先華.IPD模式下基于BIM的精益建造實時研究[J].科技管理研究，2013（3）：219-223.

[9]何清華，王劍鋒.BIM技術與精益建造技術在IPD模式中的應用研究[J].工程管理學報，2018，2（32）：7-11.

[10]李驍，等.基于DEA的BIM-IPD項目利益協同系統(tǒng)研究[J].工程管理學報，2017，5（31）：1-6.

[11]周爭，等.IPD模式下基于BIM技術的水電工程項目管理研究[C].第二屆全國巖土工程BIM技術研討會論文集：167-174.

[12]張社榮，等.水電工程BIM-EPC協作管理平臺研究及應用[J].水力發(fā)電學報，2018，4（37）：1-10.

[13]嚴磊，等.BIM技術在水電工程EPC項目中的應用研究[C].第二屆全國巖土工程BIM技術研討會論文集，114-127.